فيزيائيو MIT يكتشفون أن الإلكترونات تتشكّل كالجليد داخل مادة كمية نادرة

اكتشف باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كيف تتشكّل موجات كثافة الشحنة داخل مادة كمية نادرة بآليتين مختلفتين، إحداهما تُشبه توسّع بلورات الجليد، مما يُلقي ضوءاً على ظواهر كمية مثيرة كالتوصيل الفائق.

تحرير
ألمعي · هيئة التحرير
النشر
٢٠ أغسطس ٢٠٢٦
المصدر
ScienceDaily
القراءات
٠
الوقت
قراءة دقيقتين
رسم توضيحي لأنماط إلكترونية في مادة كمية تتشكّل على غرار بلورات الجليد

كمبريدج، 19 أغسطس 2026 — اكتشف فيزيائيون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) آليةً مدهشة يُعيد فيها توزيع الإلكترونات تشكيلَ نفسه داخل مادة كمية (quantum material) نادرة تُسمى إربيوم ثلاثي التيلوريد (erbium tritelluride)، على نحو يُشبه بدقة كيفية توسّع بلورات الجليد من نقاط جذر، وإن كان يجري عند درجات حرارة منخفضة للغاية تصل إلى نحو سالب 230 درجة مئوية.

درس الفريق البحثي بقيادة الأستاذ نوح جيديك (Nuh Gedik) ظاهرتَين فيزيائيتَين تُعرَفان بـ«موجتَي كثافة الشحنة» (charge density waves)، وهما نمطان لتوزيع الإلكترونات على الشبكة الذرية كالرقعة الشطرنجية. الظاهرة الأولى تتطوّر تدريجياً وبانتظام في أنحاء المادة، وهو انتقال طوري (phase transition) من النوع الثاني المعروف في الفيزياء. أما الظاهرة الثانية فكانت المفاجأة الكبرى: تنشأ في جيوب متناثرة تتوسّع للخارج كبلورات جليدية متنامية، وهو انتقال طوري من النوع الأول، أقل شيوعاً وأقل فهماً في هذا السياق.

استخدم الفريق نبضات ليزرية لتعطيل الأنماط الإلكترونية ومن ثم رصد كيفية إعادة تشكّلها، وهي تقنية أتاحت رؤية مباشرة وغير مسبوقة لديناميكيات الانتقال بين الطورَين. يقول الباحثون إن هذا النهج «يُتيح طريقة جديدة قوية لكشف الفيزياء المختبئة خلف الانتقالات الطورية»، والتي ظلّت موضع جدل علمي لسنوات طويلة.

المواد الكمية كإربيوم ثلاثي التيلوريد تمتلك خصائص أبعد ما تكون عن المواد الاعتيادية؛ إذ تتجلّى فيها ظواهر كمية جماعية تجعلها حقل اختبار مثالياً لأسئلة فيزياء الجسم الصلب الكبرى. ومن أبرز هذه الأسئلة: كيف ينشأ التوصيل الفائق (superconductivity)؟ وما العلاقة بين الأطوار الإلكترونية المختلفة؟ وهل يمكن توليف مواد ذات خصائص كهربائية بالغة الكفاءة لتطبيقات الحوسبة الكمومية؟

نُشر البحث في دورية نيتشر فيزيكس (Nature Physics)، وشارك في تأليفه باحثون من MIT وجامعة ستانفورد. ويُعدّ المؤلفون الأوائل يفان سو وباي-تشينغ لوف من بين الباحثين البارزين الذين أسهموا في هذا الاكتشاف.

يرتبط هذا الاكتشاف بطموحات علمية عربية ناشئة؛ إذ تُولي جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست) في السعودية اهتماماً متزايداً بأبحاث المواد الكمية والتوصيل الفائق ضمن سعيها إلى بناء قدرات بحثية متقدمة عبر رؤية 2030. كما يُمثّل هذا البحث نموذجاً للمنهجية التجريبية الدقيقة التي تسعى مؤسسات بحثية خليجية إلى محاكاتها، في ظل توجهات متزايدة نحو الاستثمار في الفيزياء التطبيقية والحوسبة الكمومية التي تُعدّ من ركائز الاقتصاد المعرفي المستقبلي.

يؤمل العلماء أن يُسهم هذا الفهم الأعمق لتعدد الأطوار الإلكترونية وآليات الانتقال الطوري في تصميم أجهزة كمومية أكثر كفاءة وموثوقية مستقبلاً، سواء في الحوسبة الكمومية أو في تطوير مواد فائقة التوصيل لتطبيقات نقل الطاقة.

المصدر الأصلي
ScienceDaily
قراءة المقال الأصلي ↗
قصة اليوم · كل صباح

أعجبك التقرير؟ استلم واحداً كل صباح.

قصةٌ تقنية واحدة تستحقّ وقتك، بالعربية. بلا إعلانات، بلا إزعاج.

بلا إعلانات · إلغاء الاشتراك بنقرة واحدة · بياناتك آمنة

اقرأ أيضًا

المزيد من علوم

جليد بحري ذائب في القطب الشمالي مع تشكّل غيوم فوقه

اكتشاف مصنع طبيعي للغيوم في القطب الشمالي غائب عن نماذج المناخ العالمية

رصد علماء من جامعة برمنغهام عملية طبيعية عند حواف الجليد القطبي تُولّد جسيمات جوية بمعدلات تفوق التوقعات خمسين مرة، مما قد يُعيد رسم فهمنا للمناخ في المنطقة القطبية الشمالية.

ScienceDaily
رسم فني يُظهر نانو روبوتاً يتفاعل مع بكتيريا في بيئة ميكروسكوبية

روبوتات نانوية مدفوعة بالضوء تتعقب البكتيريا وتجمعها بدقة فائقة

طوّر باحثون ألمان روبوتات نانوية أصغر بخمسين مرة من شعرة الإنسان، تعتمد على الضوء للحركة والتحكم وتستطيع تحديد موضع البكتيريا وجمعها ونقلها في بيئات ميكروسكوبية.

ScienceDaily
محطة توليد الطاقة النووية من شركة تيرا باور

مفاعل تيرا باور النووي يمتلك ميزة سرية لإمداد مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي بالطاقة

تستعد شركة تيرا باور النووية المدعومة من بيل غيتس للإعلان عن أول مشروع لإمداد مراكز البيانات بالطاقة، مستفيدةً من نظام التخزين الحراري بالملح المنصهر الذي يتيح الاستجابة لتذبذبات استهلاك وحدات معالجة الرسوميات.

TechCrunch
صورة مجهرية لكائن حقيقي النواة وحيد الخلية من حقب ما قبل الكمبري

حفريات عمرها 1.7 مليار سنة تكشف أسرار نشأة الحياة المعقدة على الأرض

يدرس علماء الحفريات حقيقيات النواة البالغة 1.7 مليار سنة في جزر سفالبارد النرويجية لفهم الانتقال من الحياة أحادية الخلية إلى الكائنات المعقدة وتداعياته على البحث عن الحياة خارج الأرض.

ScienceDaily
رسم تخيلي للنجم المغناطيسي وحقله الكهرومغناطيسي من إعداد ناسا

رصد ظاهرة كمية تنبّأ بها هايزنبرغ منذ 90 عاماً في نجم مغناطيسي نادر

رصد علماء فلك لأول مرة دليلاً على ازدواج انكسار الخلاء في النجم المغناطيسي 1E 1547 باستخدام تلسكوب ناسا IXPE، مُثبِتين ظاهرةً كميةً مُتنبَّأً بها منذ عشرينيات القرن الماضي.

ScienceDaily
وكيل ذكاء اصطناعي يحاول إجراء بحث علمي تلقائي

دراسة: الذكاء الاصطناعي يفتقر إلى الإبداع اللازم للتحسين الذاتي التكراري

كشفت دراسة من جامعة برينستون أن وكلاء الذكاء الاصطناعي المتقدمة عجزوا عن إنتاج أوراق بحثية مقبولة في مؤتمرات علمية، مما يُشكّك في الجداول الزمنية المتفائلة للتحسين الذاتي التكراري.

MIT Technology Review
فيزيائيو MIT يكتشفون أن الإلكترونات تتشكّل كالجليد داخل مادة كمية نادرة — ألمعي